[发明专利]风力涡轮机和风力涡轮机偏航角控制的方法

权利要求书

1.一种控制风力涡轮机的偏航角的方法，所述风力涡轮机包括安装在固定塔架上的围绕竖轴可旋转的短舱，并且包含水平可旋转的转子轴、由安装在所述轴上的至少两个叶片形成的涡轮机转子，所述转子将风的动能转换为所述转子轴的旋转运动，并且所述转子轴机械地连接至发电机，其中，取决于所述转子轴的偏航角的信号由偏航控制器处理，并且构建反馈控制信号，所述反馈控制信号为了补偿偏航角误差而被发送至偏航致动器，所述方法的特征在于，基于在以下两项之间的时间差形成被传输到所述偏航致动器的控制信号：

所述叶片在较低竖直位置时的时间矩，通过连接到所述转子轴的传感器的参考信号确定，

所述叶片与风向和所述塔架在一条线上时的时间矩，通过杂散调幅的周期信号定义，通过AC发电机产生并且由在所述叶片与所述塔架之间的空气动力相互作用引起。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，从转子位置传感器的向量信号中获得当所述叶片在所述较低竖直位置时的所述时间矩，在垂直于转子轴线的所述平面中，所述转子位置传感器附接到所述转子轴并且相对于所述转子的中心偏移，并且根据装配有被设计为固定到所述转子轴的环形物或条带的磁尺的磁式编码器的向量信号，根据装配有安装在所述转子轴上的透明磁盘尺的光学脉冲编码器的向量信号，根据非接触感应近程式传感器的向量信号，并且根据固定在所述转子轴上的锯齿磁盘的向量信号，或根据用于借助于无线信号传输确定风力涡轮机转子叶片位置的系统的向量信号，所述传感器的一个敏感轴与所述叶片的敏感轴对准，所述系统包括接收器、安装在所述风力涡轮机的转子叶片上的发射器、以及用于确定叶片位置的计算装置。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述转子叶片与所述塔架之间的空气动力相互作用的周期信号通过实施以下步骤获得：

在电网频率附近，构建由所述发电机借助于电流信号的振幅解调产生的AC电流的包络，

评估获得的包络周期分量的周期和傅里叶系数，并且

隔离在所述叶片与塔架信号之间的所述空气动力相互作用的基谐波。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述时间差被确定为转子位置传感器参考信号的相位与所述转子叶片与塔架基谐波的空气动力相互作用的所述周期信号的相位之间的差。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，相位差信号在被发送至偏航致动器控制模块之前被低通滤波。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，经滤波的时间差信号被发送至偏航致动器控制模块的输入端，所述偏航致动器控制模块被设计为P控制器、PI控制器、PID控制器、神经网络控制器、模糊逻辑控制器、自适应卡尔曼滤波器或查询表，并且其中，控制信号针对所述偏航致动器产生。

7.一种风力涡轮机，包括：

短舱（2），安装在固定塔架（1）上，并且围绕竖轴可旋转，

转子轴（3），置于所述短舱中，并且围绕水平轴可旋转，

风力涡轮机的转子（4），由安装在所述轴的集线器上的至少两个叶片（5）形成，将风的动能转换为所述转子轴的旋转运动，

发电机（6），机械地连接到所述转子（4）的所述轴（3），

偏航控制器（8），具有连接到所述偏航致动器（9）的输入端，

其特征在于，包括所述转子叶片（5）的较低竖直位置的参考信号传感器（7），所述传感器（7）连接到所述转子（4）的所述轴（3），并且其特征在于，连接到所述参考信号传感器（7）和所述发电机（6）的所述偏航控制器（8）根据当所述叶片在所述较低竖直位置时的时间矩与当所述叶片与风向和所述塔架在一条线上时的时间矩之间的时间差来产生控制信号。

8.根据权利要求7所述的风力涡轮机，其特征在于，所述偏航控制器（8）包括以下功能单元：

所述发电机（6）的构建器（12），输出电流信号包络，

所述转子叶片（5）与所述塔架（1）基谐波之间的空气动力相互作用的周期信号的滤波器（13），所述滤波器（13）连接到所述构建器（12）的输出端，

用于处理连接到所述传感器（7）的参考信号的模块（10），

相位计（11），连接到所述参考信号处理模块（10）的输出端并且连接到所述转子叶片与所述塔架基谐波之间的空气动力相互作用的所述周期信号的所述滤波器（13）的输出端，

用于时间差信号的低通滤波器（14），以及

偏航致动器控制模块（15），被设计为P控制器、PI控制器、PID控制器、神经网络控制器、模糊逻辑控制器、自适应卡尔曼滤波器或查询表，所述模块（15）的输出端连接到所述偏航致动器（9），所述模块（15）连接到所述低通滤波器（14）的输出端。